Onderzoek naar slimme nanomaterialen die traumatisch hersenletsel tegelijkertijd detecteren en behandelen

Traumatisch hersenletsel (TBI) blijft een van de meest urgente uitdagingen voor de volksgezondheid, waardoor jaarlijks miljoenen mensen met blijvende handicaps kampen. Wanneer de hersenen plotseling worden getroffen, door een val, een auto-ongeluk of een sportbotsing, veroorzaken ze ontstekingen, oxidatieve stress en zenuwbeschadiging die lang na het aanvankelijke trauma voortduren. Ondanks tientallen jaren onderzoek worden de traditionele diagnose- en behandelstrategieën vaak geconfronteerd met beperkingen, zoals slechte detectie en inefficiënte toediening van medicijnen.

Doorbraken in theranostische nanomaterialen voor TBI

In een recente studie heeft een team van onderzoekers onder leiding van professor Yun Hak Kim van de afdeling Anatomie en de afdeling Biomedische Informatica, School of Medicine, Pusan ​​National University, Republiek Korea, recente doorbraken samengevat in theranostische nanomaterialen, gemanipuleerde nanodeeltjes die zowel TBI kunnen diagnosticeren als behandelen. Het onderzoek werd gepubliceerd in de Tijdschrift voor nanobiotechnologie op 29 oktober 2025.

Deze review belicht baanbrekende ontwerpen die medicijnen precies daar kunnen afleveren waar schade optreedt, terwijl tegelijkertijd biologische veranderingen in de hersenen worden gemonitord. Theranostische nanomaterialen werken door twee traditioneel afzonderlijke doelen te combineren.

Aan de ene kant kunnen ze neuroprotectieve of ontstekingsremmende medicijnen door de natuurlijke afweer van de hersenen transporteren; aan de andere kant fungeren ze als sensoren en laten ze in realtime zien hoe weefsel op de behandeling reageert. Deze materialen kunnen worden afgestemd om te reageren op biologische signalen zoals zuurgraad, oxidatieve stress of enzymactiviteit, signalen die overvloedig aanwezig zijn in beschadigd hersenweefsel.

“Theranostische nanomaterialen zijn veelbelovend voor klinische toepassingen in de praktijk bij de behandeling van traumatisch hersenletsel. Deze multifunctionele nanoplatforms kunnen gepersonaliseerde en minimaal invasieve behandelstrategieën mogelijk maken door tegelijkertijd de ernst van het letsel te diagnosticeren, gerichte therapieën te leveren en het herstel in realtime te monitoren”, zegt prof. Kim.

Recente ontwikkelingen en toekomstige richtingen

De review werpt licht op verschillende nanotherapeutische benaderingen, waaronder gepegyleerde polystyreen nanodeeltjes, poreuze silicium nanodeeltjes, carbon dot nanodeeltjes, dendrimeer nanodeeltjes, lipide nanodeeltjes (LNP’s) en op siRNA gebaseerde nanodeeltjes, die allemaal een verbeterde neuroprotectie en gerichte medicijnafgifte bij TBI’s hebben aangetoond. Van de besproken technologieën kunnen LNP’s zich richten op beschadigd weefsel en neuroprotectieve moleculen vrijgeven met doeltreffendheid, terwijl koolstof-dot nanozymen fungeren als kunstmatige enzymen om schadelijke reactieve moleculen te neutraliseren.

Bovendien kunnen nanosensoren zoals op peptiden gebaseerde, ECM-gerichte, polymere en fibrinogeengebaseerde en biomarker-responsieve nanosensoren helpen bij realtime diagnose en monitoring van TBI-progressie. Recente ontwikkelingen zijn met name gericht op het samenvoegen van deze nanotechnologieën met kunstmatige intelligentie en bio-engineering om adaptieve behandelingssystemen te creëren.

“Veiligheid en biocompatibiliteit blijven centrale uitdagingen vóór klinische adoptie. Daarom kan het rationele ontwerp van nanomaterialen die veilig kunnen worden afgebroken als reactie op veranderingen in de pH of enzymactiviteit de chronische accumulatierisico’s helpen verminderen en veiligere klinische toepassingen op de lange termijn garanderen”, zegt prof. Kim.

Neurotraumazorg transformeren met nanotechnologie

Uiteindelijk zijn de onderzoekers van mening dat deze vooruitgang een revolutie teweeg kan brengen in de zorg voor neurotrauma’s, waardoor artsen TBI sneller kunnen diagnosticeren, veiliger behandelingen kunnen uitvoeren en het herstel continu kunnen volgen. Door diagnose en therapie samen te voegen in één enkel intelligent systeem kunnen theranostische nanomaterialen een nieuw tijdperk van gepersonaliseerde hersengeneeskunde inluiden dat patiënten betere resultaten en hernieuwde hoop op herstel biedt.

“Onze studie maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van op maat gemaakte, minimaal invasieve en continu gecontroleerde therapieën, waardoor de herstelresultaten en de kwaliteit van leven van patiënten met TBI worden verbeterd”, besluit prof. Kim.